Sosem fogunk eljutni a csillagokig, ha nem tudjuk lekapcsolni a testünket az út alatt

A megtalált csillag, a Trapist1 pontosan negyven fényévnyire van a földtől. Ez azt jelenti, hogy a fénynek negyven éven keresztül kell utaznia, hogy elérje. Ám a jelenlegi technikai fejlettségi szintünkön a fény sebességének (300 000 km/s) a töredékét is képtelenek vagyunk elérni a rakétáinkkal.

A magán és az állami űrvállalatok egyaránt kísérleteznek újfajta meghajtókkal, amelyek gyorsabbá és gazdaságosabbá tennék az űrközlekedést, ám ha jelentős áttörést érnének el a következő időszakban, akkor is valószínűtlen, hogy az űrjárművek meg tudnák közelíteni a fény sebességének akár a felét is. Így viszont esélytelen, hogy élő embert juttassunk a Trapist1 földszerű bolygóira.

Ezt a problémát kell kiküszöbölnünk valahogyan – és, mint mindig, a megoldás elméletben már létezik is. Sőt a sci-fi irodalomban újdonságnak sem számít.A könyvekben már leírták: sosem fogunk eljutni a csillagokig, ha nem tudjuk lekapcsolni a testünket az út idejére. Egy hosszú időszak átvészelésére nincs is jobb mód a mélyalvásnál, ami alatt néhány testi funkció pihentetésével még energiát is megtakarítunk. A medvék is így élik túl a hideg teleket, de több kisebb emlős, a mókusok és a sünök is alkalmazzák ezt a módszert. Még a homo sapiens közeli főemlős rokona, a madagaszkári bozontos farkú maki is lelassítja a szervezetét pár hónapra, ha nem tud elég táplálékhoz jutni. Az emberek esetében a hibernáció ezidáig szükségtelennek és lehetetlennek tűnt, most úgy tűnik, ez változni fog.

A tudósok a téli álmot alvó állatok trükkjeit használják fel gyógyászati kezeléseikhez, és talán egy napon majd az űrutazásnál is hasznosítják. Az orvosok már alkalmaznak terápiás hipotermiát (a testhőmérséklet pár fokkal való lecsökkentését néhány nap erejéig) traumás agysérülések, vagy olyan betegségek esetén, mint például az epilepszia. Klinikai kísérletek keretében már vizsgálják, hogyan lehetne lecsökkenteni az emberek testhőmérsékletét és napokig, vagy hetekig alváshoz hasonló állapotban tartani őket, hogy azután károsodás nélkül ébredjenek. Ennek igen nagy hasznát vennék majd a végtelen űrben kalandozó űrhajósok.

„Azt látjuk, hogy a tudomány már azon a szinten jár, hogy a science fiction elemeiből átemelhetünk pár dolgot a tudományos valóságba” – mondja Leopold Summerer, az Európai Űrügynökség fejlesztő csapatának a feje, a Nemzetközi Űrállomás egyik operátora. „Ez még nem jelenti azt, hogy egyhamar hibernálni tudnánk az űrhajósainakat, de meg tudjuk tanulni a természettől, mi történik az állatokkal hibernáció alatt, például hogyan kerülik el csontjaik és izmaik károsodását.”

Summerer szerint a biológusokból és idegtudósokból álló Európai Orvosbiológiai Kutatók testülete, nemsokára megfogalmazza az emberi hibernáció kutatásának jövőbeni irányvonalait, és a rendelkezésre álló forrásokat. Egy olasz tudós is beszámolt az állati test hőszabályozásával kapcsolatos kutatásairól, amelyek előfutárai lehetnek az embereken végzett kísérleteknek.

A NASA már finanszírozott egy olyan előzetes kutatást, amely azt vizsgálta, hogyan lehetne az űrhajósokat hetekig mélyálomba vagy hibernált állapotba helyezni. A lehetséges előnyökről még tavaly beszámoltak: a hibernációnak köszönhetően kevesebb vizet és élelmet kellene szállítani az űrhajón, kevesebb hulladék keletkezne, nem foglalna olyan sok helyet az ellátmány és kisebb lakóegységek, testmozgásra és szórakozásra szolgáló termek is elegendőek lennének.

Továbbá a legénységet kevesebb pszichológiai károsodás is érné, ha mélyálomban töltené az út nagy részét. A kutatás második körére azonban már elapadtak a NASA forrásai. John Bradford, az emberi hibernáció kutatásával foglalkozó cég feje azt reméli, máshonnan hozzájut majd a szükséges támogatáshoz.

A biológusok nem várnak az űrhajózással foglalkozó kutatók eredményeire, a hibernációra képes állatokban zajló neurológiai és biokémiai folyamatokra koncentrálnak. A sarki ürgét vizsgálják például, aki télen képes testhőmérsékletét fagypontra csökkenteni, és különböző medvéket, akik egyhuzamban képesek hat hónapot átaludni.

„Úgy gondoljuk, ha megértjük, hogyan is csinálják, az emberekben is előidézhetjük” – mondja Kelly Drew, a fairbanksi Alaskai Egyetem biokémikusa. Drew munkatársaival az egyetem Sarkköri Biológia Intézetében arra próbálnak rájönni, hogyan képes így lehűlni a sarki ürge, anélkül, hogy meghalna.

Már megtalálták a molekulát, amely a hűtést végzi, az A1 adenozin receptort. Rájöttek, hogyha stimulálják a receptort, egyre alacsonyabb lesz az állat testhőmérséklete, de arra még nem jöttek rá, mi indítja be a lehűlést.

„Még nem tudjuk, természetes úton mi váltja ki a mélyalvást – magyarázza Drew –, az agy melyik részéből érkezik a kiváltó jel, lehet az agytörzsből, vagy a hipotalamuszból.” Következő lépésként arra kellene rájönni, hogyan lehet gyógyszerekkel biztonságosan stimulálni az A1 adenozin receptort, és így elő lehet-e idézni hetekig tartó mélyalvást olyan állatoknál, amelyek eredetileg nem voltak képesek hibernációra.

A test lehűtésével a Johns Hopkins Egyetem kórházában és más intézményekben már helyeztek embereket mélyalvásba rövidebb időtartamra, hogy segítsék az agysérült betegek gyógyulását. Romergryko Geocadin, a Hopkins neurológia és aneszteziológia professzora a terápiás hipotermiát epilepsziás, vagy traumás agysérülést szenvedett pácienseknél alkalmazza.

„Nem tudjuk, miért működik, de tudjuk, hogy lelassítja az anyagcserét és a gyulladást” – mondja Geocadin. A test lehűtését követően az agy jobban tud önmagára, a gyógyulására koncentrálni. „Tulajdonképpen a testnek nem lesz szüksége annyi energiára, ez idő alatt megadjuk neki az esélyt, hogy felzárkózzon” – magyarázza Geocadin.

Geocadin jégakkukkal, folyadékkal töltött takarókkal vagy akár intravénásan beadott hűtő folyadékkal időnként három napra, 33-34 fokra csökkenti a szívmegállás miatt eszméletlen betegek, vagy a rohamoktól, agyi duzzanattól szenvedők átlagos 37 Celsius-fokos hőmérsékletét. Három napnál hosszabb időszak már veszélyes lehet, mivel növekszik a vérrögképződés, tüdőgyulladás és más szövődmények kialakulásának az esélye.

Olaszországban is zajlanak a hibernációval kapcsolatos klinikai kísérletek. Az olasz tudósok egy malac testhőmérsékletét próbálják lehűteni úgy, hogy blokkolják a hipotalamusz energiaszintért felelős részét, és így hipotermiát idézzenek elő. Ha a kísérlet sikerrel jár, hosszú mélyalvást is elő tudnak majd idézni az eredetileg hibernációra nem képes állatoknál.

„Az agyterület blokkolása valószínűleg ugyanazt a reakciót váltja kis számos különböző fajban” – mondja Matteo Cerri, a Bolognai Egyetem pszichológia adjunktusa, a kísérlet vezetője. „Reménykedünk, hogy az agyterületek hasonlóan reagálnak az összes emlősnél” – magyarázza Cerri, mivel egészséges önkéntes embereken is szeretnék kipróbálni az új orvosi és gyógyszerészeti megközelítéseiket.

Vannak tudósok, akik az erkölcsi kérdések miatt még ellenzik ezt a lépést: mi lesz, ha valami balul sül el? Ez egy hatalmas etikai dilemma, még talán annál a kihívásnál is nagyobb, hogyan küldjünk űrhajót a Marsa. „Ha a betegek nincsenek eszméletüknél, nem fogjuk tudni, mitévők legyünk, ha valami baj üti fel a fejét” – aggódik Cerri is, de mégis beállna önkéntesnek. „Én szívesen kipróbálnám” – mondja.

Vannak kételkedők is, akik egyáltalán nem hiszik, hogy a jelenlegi kísérletekből bármit is profitálhatnának a fényévnyi távolságba utazó űrhajósok. A Stanford Egyetem neurobiológusa, Craig Heller a fekete medvéket és az északi barna medvéket tanulmányozta. Az állatok a testhőmérsékletük pár fokkal való csökkentését követően hónapokra összekucorodtak, és egyáltalán nem ürítettek. Mivel a medvék újrahasználják a salakanyagaikban található nitrogént, a hónapokig tartó mozdulatlanság nem károsítja a csontjaikat és az izmaikat. Az űrhajósok azonban alig tudnak járni miután visszatérnek a több hetes, vagy hónapos súlytalanságban töltött útjukról, még amellett is, hogy az egész küldetés során szigorú edzésprogramot követnek. Szóval még ha lehetséges is lenne hűtéssel mélyalvásba juttatni az embereket, Heller szerint a hónapokig tartó űrutazás körülményeit figyelembe véve, túlságosan nagy károkat okozna az emberi testben.

„Én úgy gondolom, hogy ezt valószínűleg nem lehet kivitelezni” – mondja. A hibernációra képes állat úgy fejlődött ki, hogy az összes enzimje és biokémiai rendszere alkalmazkodott az alacsony hőmérséklethez. Ez nem igaz azon állatokra, melyek ezt sosem tapasztalták meg. Csökkenthetjük a testhőmérsékletünket, és egy rövid időre túl is élhetjük, de nem várhatjuk el a testünk rendszereitől, hogy jóval alacsonyabb hőmérsékleten zavartalanul működjenek.

A kérdés tehát, hogy lehetséges-e az emberi hibernáció, még vita tárgyát képezi a tudósok között. A folyamatos lakhatónak tűnő bolygók felfedezése azonban óriási lökést adott a téma kutatásának: áttörésekre számíthatunk.

(via Nasa; Science Magazine, The Guardian, NYT, Space.com)